Många vanliga hushållsartiklar och enheter har en beläggning som förbättrar prestandan. Till exempel, den tunna teflonbeläggningen på kokkärl hjälper till att förhindra att mat fastnar på ytan. Dock, det är svårt att förbereda – vid rumstemperatur – den starkt vidhäftande, högpresterande keramiska beläggningar som ofta används i många applikationer, som elektronik. Nu, forskare från Japan har löst detta problem.

I en studie publicerad i ACS Applied Electronic Materials , forskare från Osaka University har visat hur man belägger glas och plast – och förmodligen många andra ytor – med en tunn, porös keramik. Tillverkningsprocessen är enkel, materialen är billiga, och keramikens gasavkänningsprestanda är avsevärt förbättrad jämfört med nuvarande enheter.

Forskarnas keramiska beläggning, porös titandioxid, är ett spännande material.

"Titandioxid är billigt och rikligt, och har många applikationer såsom gasavkänning, " förklarar Tohru Sugahara, senior författare. "Porösa filmer har ett högt förhållande mellan ytarea och volym, och kan detektera gasanalyter vid lägre koncentrationer än motsvarande icke-porösa filmer."

Forskarna använde först spinnbeläggning för att avsätta en tunn film - ungefär 1 mikrometer tjock - av porös titandioxid på en glas- eller plastyta, i bara ett steg. De testade sedan två metoder för att starkt fästa sina filmer på ytan:högtemperatursintring för glaset, och högintensivt ljus för plasten. Båda tillvägagångssätten behåller porerna i nanometerskala och fäster starkt den keramiska filmen.

De tunna keramiska filmerna framställda genom högtemperatursintring presterade anmärkningsvärt jämfört med icke-porösa titanbaserade gassensorer. "Till exempel, gasdetektering är snabb, " säger Sugahara. "Svarstiden – den tid som krävs för att sensorn ska uppnå ett optimalt svar – är ungefär 1 sekund, medan andra sensorer kräver några minuter."

Forskarna tänker sig många tillämpningar av deras porösa keramiska beläggningar. Till exempel, virus kan fångas i porerna. En gång fångad, virusen kan förstöras genom att bestråla filmerna med UV eller synligt ljus, utan att skada filmerna. En annan tillämpning är blekningsmedel; de porösa filmerna sprider mycket UV och synligt ljus. Många användbara tillämpningar är möjliga med forskarnas ekonomiska, enkel metod för starkt vidhäftande keramiska beläggningar.